单向链表

参考资料

一.什么是链表结构？

1.1.简介

链表和数组一样, 可以用于存储一系列的元素, 但是链表和数组的实现机制完全不同，链表中的元素在内存不是连续的空间，链表的每个元素由一个存储元素本身（数据）的节点和一个指向下一个元素的引用（指针或者链接）组成。
通俗来说链表类似于火车: 有一个火车头, 火车头会连接一个节点, 节点上有乘客（数据）, 并且这个节点会（通过指针）连接下一个节点, 以此类推...

• 链表的火车结构：
  

• 给火车加上数据结构后的结构：
  

• 链表的数据结构：
  

1.2.链表和数组的对比

数组存在的缺点：

• 数组的创建需要申请一段连续并且大小固定的内存空间，当数组不能满足容量的需求是，需要扩容（申请一个更大的数组，将原数组复制过去，反复创建数组会降低性能）
• 在数组开头或者中间位置插入数据的成本很高，需要进行大量元素的位移
  链表的优点：
• 链表中的元素在内存中不必是连续的空间,所有可以充分利用计算机的内存，实现灵活的内存动态管理
• 链表不不必在创建时确定大小，并且大小可以无限的延伸下去
• 链表在插入和删除数据时，因为不需要进行大量的位移，相对数据效率高很多
  链表的缺点：
• 因为其指针访问机制，当需要访问任何一个位置元素都需要从头开始访问，当链表数据量过大时性能低
• 无法像数组那样通过下标直接访问元素，访问机制都是从头开始查找

1.3.链表常见操作

• append(element)：向列表尾部添加一个新的项
• insert(position, element)：向列表的特定位置插入一个新的项。
• remove(element)：从列表中移除一项。
• indexOf(element)：返回元素在列表中的索引。如果列表中没有该元素则返回-1。
• removeAt(position)：从列表的特定位置移除一项。
• isEmpty()：如果链表中不包含任何元素，返回true，如果链表长度大于0则返回false。
• size()：返回链表包含的元素个数。与数组的length属性类似。
• toString()：由于列表项使用了Node类，就需要重写继承自JavaScript对象默认的toString方法，让其只输出元素的值。

二.封装单向链表类

2.1.创建单向链表类

      // 封装单向链表类
      function LinkedList() {
        // 内部的类：节点类
        function Node(data) {
          this.data = data
          this.next = null // 指向下一节点的引用默认为null
        }

        // 属性
        this.head = null // 链表头部
        this.length = 0 // 记录链表的长度
      }     

2.2.append(element)

代码实现

        // 1.append 追加方法
        LinkedList.prototype.append = function (data) {
          // 1.创建新的节点
          var newNode = new Node(data)

          // 2.判断是否添加的是第一个节点
          if (this.length === 0) {
            // 2.1是第一个节点
            this.head = newNode
          } else {
            // 2.2不是第一个节点
            // 找到最后一个节点
            // 判断current是否为空，为空即为链表最后一个节点，停止循环
            var current = this.head // 此时this.head指向最后一个节点
            while (current.next) {
              current = current.next
            }

            // 让最后节点的next指向新添加的节点
            current.next = newNode
          }

          // 3.length+1
          this.length += 1
        }

过程讲解
情况1:当添加的节点是第一个节点，直接在head后插入

情况2：当链表中已经有节点了，需要向最后的next中添加节点

• 添加一个变量current让其指向head，循环判断其next属性是否为空？
  

• 当current.next为空时current就是最后一个节点，此时让current.next指向添加的节点
  

代码测试

      var list = new LinkedList()
      list.append(1)
      list.append(2)
      list.append(3)
      console.log(list)

2.3.toString()

代码实现

 // 2.toString
        LinkedList.prototype.toString = function () {
          // 1.定义变量
          var current = this.head
          var listString = ''

          // 2.循环获取一个个的节点
          while (current) {
            listString += current.data + ' '
            current = current.next
          }

          return listString
        }

代码测试

      var list = new LinkedList()
      list.append(1)
      list.append(2)
      list.append(3)
      console.log(list.toString())

2.4.insert(positon,element)

代码实现

        // 3.insert 插入 参数：传入位置和数据
        LinkedList.prototype.insert = function (position, data) {
          // 1.对 position 进行越界判断 不能为负数且不能超过链表长度
          if (position < 0 || position > this.length) return fasle

          // 2.根据data创建newNode
          var newNode = new Node(data)

          // 3.判断插入的位置是否是第一个
          if (position === 0) {
            newNode.next = this.head // 先让newNode指向原第一个
            this.head = newNode // 再让this.head指向插入的
          } else {
            var index = 0
            var current = this.head
            var previous = null
            // 当index小于position就一直往后找
            while (index++ < position) {
              previous = current
              current = current.next
            }

            newNode.next = current
            previous.next = newNode
          }

          // 4.链表长度增加1
          this.length += 1

          return true
        }

过程解释
情况1：position=0

• 这个时候表示新添加的节点是头，需要将原来的头节点，作为新节点的next
• 另外这个时候的head应该指向新节点
  
  情况2：positon>0
  我们需要定义两个变量previous和current分别指向需要插入位置的前一个节点和后一个节点
  
  代码测试

      var list = new LinkedList()
      list.append('a')
      list.append('b')
      list.append('c')
      list.insert(0, '我是头部插入的')
      list.insert(2, '我是插入第二个的')
      list.insert(5, '我是末尾插入的')

2.5.get(positon)

代码实现

        // 4.get() 获取对应位置的元素
        LinkedList.prototype.get = function (position) {
          // 1.越界判断
          if (position < 0 || position >= this.length) return null

          // 2.获取对应的数据
          var current = this.head
          var index = 0
          while (index++ < position) {
            current = current.next
          }

          return current.data
        }

过程解释
通过变量current指向当前数据，index保存索引，再循环判断index是否等于输入的位置

代码测试

      var list = new LinkedList()
      list.append('a')
      list.append('b')
      list.append('c')
      console.log(list.get(1)) // b

2.6.indexOf(data)

代码实现

        // 5.indexOf(element)返回元素在列表的索引，如果没有则返回-1
        LinkedList.prototype.indexOf = function (data) {
          // 1.定义变量
          var current = this.head
          var index = 0

          // 2.开始查找
          while (current) {
            if (current.data === data) {
              return index
            }
            current = current.next
            index += 1
          }

          // 3.没有找到
          return -1
        }

过程解释
通过变量current指向当前数据，index保存索引，再循环判断current.data是否和输入的数据相等即可

**代码测试**
      // 测试代码
      var list = new LinkedList()
      list.append('a')
      list.append('b')
      list.append('c')
      console.log(list.indexOf('b')) // 1

2.7.opdate(position，element)

代码实现

        LinkedList.prototype.update = function (position, newData) {
          // 1.越界判断
          if (position < 0 || position >= this.length) return null

          // 2.查找正确的节点
          var current = this.head
          var index = 0
          while (index++ < position) {
            current = current.next
          }

          // 3.将positon位置的node的data修改为新newDate
          current.data = newData
          return true
        }

代码测试

      var list = new LinkedList()
      list.append('a')
      list.append('b')
      list.append('c')
      console.log(list.update(0, '修改的数据a'))
      console.log(list.update(1, '修改的数据b'))
      console.log(list.update(2, '修改的数据c'))
      console.log(list)

2.8.removeAt(position)

代码实现

        LinkedList.prototype.removeAt = function (position) {
          // 1.越界判断
          if (position < 0 || position >= this.length) return null

          var current = this.head
          // 2.判断删除的是否是第一个节点
          if (position === 0) {
            this.head = this.head.next
          } else {
            var index = 0
            var previous = this.head
            while (index++ < position) {
              previous = current
              current = current.next
            }
            // 让前一个节点的next指向current的next
            previous.next = current.next
          }

          // 3.长度减小 -1
          this.length -= 1
          return current.data
        }
      }

过程解释
情况1：position=0

• 只需要修改 this.head 的指向即可
  
  情况2：positon>0
• 这时候就需要通过变量previous和current分别指向删除元素的前一个数和需要删除的元素，再修改previous的next指向
  
  代码测试

      var list = new LinkedList()
      list.append('a')
      list.append('b')
      list.append('c')
      console.log(list.removeAt('1'))
      console.log(list)

2.9.remove(element)

代码实现

        LinkedList.prototype.remove = function (data) {
          // 1.获取data在链表中的位置
          var position = this.indexOf(data)

          // 2.根据位置信息删除节点
          return this.removeAt(position)
        }

代码测试

      var list = new LinkedList()
      list.append('a')
      list.append('b')
      list.append('c')
      console.log(list.remove('a'))
      console.log(list)

2.10.其他方法

代码实现

        // 10.isEmpty()
        LinkedList.prototype.isEmpty = function () {
          return this.length
        }
        // 11.size()
        LinkedList.prototype.size = function () {
          return this.length
        }

代码测试

      var list = new LinkedList()
      list.append('a')
      list.append('b')
      list.append('c')
      console.log(list.isEmpty()) // 3
      console.log(list.size()) // 3

2.11.完整代码

      // 封装单向链表类
      function LinkedList() {
        // 内部的类：节点类
        function Node(data) {
          this.data = data
          this.next = null // 指向下一节点的引用默认为null
        }

        // 属性
        this.head = null // 链表头部
        this.length = 0 // 记录链表的长度

        // 方法
        // 1.append 追加方法
        LinkedList.prototype.append = function (data) {
          // 1.创建新的节点
          var newNode = new Node(data)

          // 2.判断是否添加的是第一个节点
          if (this.length === 0) {
            // 2.1是第一个节点
            this.head = newNode
          } else {
            // 2.2不是第一个节点
            // 找到最后一个节点
            // 判断current是否为空，为空即为链表最后一个节点，停止循环
            var current = this.head // 此时this.head指向最后一个节点
            while (current.next) {
              current = current.next
            }

            // 让最后节点的next指向新添加的节点
            current.next = newNode
          }

          // 3.链表长度增加1
          this.length += 1
        }

        // 2.toString
        LinkedList.prototype.toString = function () {
          // 1.定义变量
          var current = this.head
          var listString = ''

          // 2.循环获取一个个的节点
          while (current) {
            listString += current.data + ' '
            current = current.next
          }

          return listString
        }

        // 3.insert(position,data) 插入 参数：传入位置和数据
        LinkedList.prototype.insert = function (position, data) {
          // 1.对 position 进行越界判断 不能为负数且不能超过链表长度
          if (position < 0 || position > this.length) return fasle

          // 2.根据data创建newNode
          var newNode = new Node(data)

          // 3.判断插入的位置是否是第一个
          if (position === 0) {
            newNode.next = this.head // 先让newNode指向原第一个
            this.head = newNode // 再让this.head指向插入的
          } else {
            var index = 0
            var current = this.head
            var previous = null
            // 当index小于position就一直往后找
            while (index++ < position) {
              previous = current
              current = current.next
            }

            newNode.next = current
            previous.next = newNode
          }

          // 4.链表长度增加1
          this.length += 1

          return true
        }

        // 4.get(position) 获取对应位置的元素
        LinkedList.prototype.get = function (position) {
          // 1.越界判断
          if (position < 0 || position >= this.length) return null

          // 2.获取对应的数据
          var current = this.head
          var index = 0
          while (index++ < position) {
            current = current.next
          }

          return current.data
        }

        // 5.indexOf(element)返回元素在列表的索引，如果没有则返回-1
        LinkedList.prototype.indexOf = function (data) {
          // 1.定义变量
          var current = this.head
          var index = 0

          // 2.开始查找
          while (current) {
            if (current.data === data) {
              return index
            }
            current = current.next
            index += 1
          }

          // 3.没有找到
          return -1
        }

        // 6.update(positon,element)
        LinkedList.prototype.update = function (position, newData) {
          // 1.越界判断
          if (position < 0 || position >= this.length) return null

          // 2.查找正确的节点
          var current = this.head
          var index = 0
          while (index++ < position) {
            current = current.next
          }

          // 3.将positon位置的node的data修改为新newDate
          current.data = newData
          return true
        }

        // 7.removeAt(positon)
        LinkedList.prototype.removeAt = function (position) {
          // 1.越界判断
          if (position < 0 || position >= this.length) return null

          var current = this.head
          // 2.判断删除的是否是第一个节点
          if (position === 0) {
            this.head = this.head.next
          } else {
            var index = 0
            var previous = this.head
            while (index++ < position) {
              previous = current
              current = current.next
            }
            // 让前一个节点的next指向current的next
            previous.next = current.next
          }

          // 3.长度减小 -1
          this.length -= 1
          return current.data
        }

        // 9.remove(element)
        LinkedList.prototype.remove = function (data) {
          // 1.获取data在链表中的位置
          var position = this.indexOf(data)

          // 2.根据位置信息删除节点
          return this.removeAt(position)
        }

        // 10.isEmpty()
        LinkedList.prototype.isEmpty = function () {
          return this.length
        }
        // 11.size()
        LinkedList.prototype.size = function () {
          return this.length
        }
      }